【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は常温で固体または高粘度液体インクを加熱溶解し液滴として吐出して記録を行うインクジェット記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高速、高画質の要求により、速乾性に優れたホットメルトインクが用いられている。しかし、ホットメルトインクは冷却固化時に大きな体積収縮をし、インク中にボイドを生成し、加熱再溶解時にボイド中の空気が気泡となる。インクジェトヘッド内に気泡が存在すると、印字に際して大きな問題が生じてくる。圧力発生部付近に気泡が存在した場合、液滴を吐出させるための圧力が気泡により吸収されてしまい、液滴の吐出が不安定になる。またノズル開孔部付近に気泡が存在した場合は液滴の不吐出につながる。
【０００３】
特開平０７−１７８９２８号では吸引手段を用いている。これはインク吸収部にインクの融点以上に加熱された吸引バキュームをノズル形成面に接触させ、インク内に存在する気泡をインクごと吸引するものである。また、特開平１１−１１５２０９号ではヘッド内のインクに発生した気泡を取り除くためパージ装置を設けている。電源スイッチをＯＮにした時にこのパージ装置により気泡をインクと共に排出し、ヘッド直下に備えたインク回収容器に回収している。
【０００４】
特公２６９２１２１号公報では、前記インクの常温から所定温度への昇温に伴い発生した空気を、複数の電気機械変換手段によりノズル開孔部以外に移送させ、ノズル開孔部以外に移送された空気を大気中に解放することで解決している。
【０００５】
以下その構成を簡単に説明する。図５は電気機械変換手段とノズル開孔部との間隔が狭い狭ギャップ型の記録装置のヘッド断面図である。１はＰＺＴからなる圧電素子であり、その表面にニッケルの振動板２及び電極３が積層され電気機械変換手段を構成している。４は複数のノズルが形成されているニッケルで作られたノズル面、５は圧電素子とノズル面４とのギャップを決めるスペーサであり、１０−５０μｍの狭ギャップを形成している。
【０００６】
ヘッド部Ａおよびインクリザーブ部Ｂには常温で固体のインクが入れられている。ヘッド動作開始時にはフレーム６が底部に設けられたヒーター７により加熱され、固相インク８から液相インク９になる。それに伴い、ヘッド部Ａ、インクリザーブ部Ｂ内ともに気泡１０が発生する。
【０００７】
必要な量の液相インク９が存在した時点で、圧電素子１に電圧を印加することで圧電素子１は振動し、ノズル開孔１１から液相インク９の一部が液滴となって射出され、対向する記録紙上（不図示）に付着し冷却固化して定着が行われる。所定の駆動バイアスが与えられた後圧電素子１への電圧印加が解かれると、圧電素子１の変位は初期状態に戻る。この一連の動作で狭ギャップ型の記録装置による印字操作が行われる。
【０００８】
圧電素子１の振動動作によりヘッド部Ａ内の液相インク９は攪拌され、それに伴って気泡は上昇し、メニスカス１２で解放され通気孔を通って大気と連通する。
【０００９】
印字操作終了後は、使用者が電源（不図示）を切るとヘッド全体は冷やされ、ヘッド部Ａ及びインクリザーブ部Ｂに存在する液相インク９は徐々に固相インク８に変化する。使用開始時は再びフレーム６を加熱して固相インク８を液相インク９にし、ヘッド動作を行う。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特公２６９２１２１号公報では固相インクの加熱、溶解に伴い、ヘッド部及びインクリザーブ部で気泡が多量に発生する。
【００１１】
発生する気泡の内、インクリザーブ部の気泡に関しては圧電素子と離れており、吐出には影響はない。ヘッド部内の気泡の内、狭ギャップ間以外にある気泡は上昇し、メニスカスで解放され、通気孔を通して大気と連通する。一方、圧電素子とノズル面との狭ギャップ間に存在する気泡は圧電素子の変位により液相インクが攪拌されはするが、ノズル開孔部付近に付着した気泡は容易には除去されず、インク射出への影響は極めて大きい。また圧電素子が常時インク中に浸されており、この状態でホットメルトインクが固化、溶解するので、圧電素子とそれに付着したインクとの熱膨張の差により圧電素子に応力がかかってしまい劣化が早まるといった欠点が考えられる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のインクジェット記録装置は融点以上に加熱溶解される常温で固体または高粘度液体のインクをノズル開孔部へ前記インク中に設けられた圧電素子の振動により吐出させるインクジェットヘッドにおいて、液相インクを固化させる場合は待機状態の位置にヘッドを移動させ、その位置でヘッドの傾きを吐出位置から変え、ヘッド部からインクリザーブ部内に液相インクを移送させ、固体または高粘度液体化させる。またインク溶解時には待機状態の位置で、ヘッドの傾きを吐出位置から傾けた状態で加熱、溶解し、その際発生した大量の気泡を大気中へ除去する。その後、ヘッドを傾けることで、液相化されたインクのみをインクリザーブ部からヘッド部へと移送させる。ヘッドを待機状態の位置から動作状態の位置に移動させた後、印字操作ができる。
【００１３】
印字操作終了後は再び待機状態の位置にヘッドを移動させ、その位置でヘッドの傾きを吐出位置から変え、ヘッド部からインクリザーブ部内に液相インクを移送させ、固体または高粘度液体化させる。
【００１４】
以上により前記課題は解決される。
【００１５】
（作用）
上記のように構成されたインクジェットヘッド記録装置では、ホットメルトインクをインクリザーブ部で加熱溶解しそれに伴って発生する気泡を除去した後、ヘッド部へとインクを移送し記録動作を行うので、気泡による吐出不安定性を導くことはない。また圧電素子がホットメルトインクの固化、溶解時にインク中に浸されておらず、昇温時にインクとの熱膨張の差により圧電素子に応力がかかることも防ぐことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１７】
（第１の実施例）
図１は本発明の特徴をもっともよく分かるように示した一実施例で、その記録ヘッドの断面図を示したものである。
【００１８】
記録ヘッドは圧電素子のあるヘッド部Ａとインクが供給されるインクリザーブ部Ｂとから構成されている。
【００１９】
１は電気機械変換素子をなす厚さ１００μｍの圧電素子であり、Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３、（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３、ＬｉＮｂＯ３などのペロブスカイト型酸化物で構成されている。その中でもＰｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３は圧電特性に優れていて好ましい。その表面に厚さ２０μｍのクロムまたはニッケルの振動板２が、またその逆の面に厚さ１μｍの金属、好ましくはプラチナ電極３が積層されアクチュエーター部を形成している。４は複数のノズルが形成されているニッケルで作られたノズル面である。５はノズル面４とアクチュエーター３とのギャップを決めるための金属からなるスペーサであり、その圧電素子ギャップは３０μｍと狭ギャップを形成している。６はアルミでできたフレームでその底部及び側面にヒーター７が設けられ、ヘッド部Ａおよびインクリザーブ部Ｂ全体を保温状態にすることができる。ヘッド部Ａとインクリザーブ部Ｂとの間にはフィルタ１３が設けられている。又、ヘッド部Ａとインクリザーブ部Ｂとを仕切るフレーム６には貫通孔１４が設けられておりヘッド部Ａ内とインクリザーブ部Ｂ内との圧力は同じになっている。又、ヘッド部Ａのフレーム６には通気孔１５が設けられている。
以上の構成においてこの記録ヘッドの動作を説明する。
【００２０】
図２にように、上述したヘッドはキャリッジ１６上に固定されている。１７はキャリッジを支持、案内する軸である。１８はキャリッジを待機状態の位置へと移動させるモーター、１９はヘッドの傾きを変えるための回転モーターである。
【００２１】
ヘッド休止時にはモーター１８を起動させ、ヘッド全体をキャリッジの軸１７を通して待機状態の位置とする。次に回転モーター１９を起動させヘッドを９０度傾け、インクリザーブ部Ｂが下部にヘッド部Ａが上部になるようにし、ホットメルトインクをすべてインクリザーブ部Ｂ内に移送させる。図３は回転後のヘッドの断面図である。
【００２２】
記録ヘッド動作時には、まずヒーター７が加熱される。それに伴いヘッド部Ａ及びインクリザーブ部Ｂのフレーム６が昇温される。その結果インクリザーブ部Ｂに存在する固相インク８が溶解し、液相インク９となる。固相インク８から液相インク９の変化に伴い、気泡１０が発生する。気泡１０は上昇しメニスカス１２で開放され、貫通孔１４及び、通気孔１５を通して大気と連通する。
【００２３】
インクがすべて液相化し気泡を十分に逃がしてから、この記録ヘッド全体を回転モーター１９により９０度回転させ、液相インク９をフィルタ１３を通してヘッド部Ａへと供給する。ヘッド部Ａのフレーム６も同時に加熱されていることより、液相インク９が冷やされることはない。９０度回転させた後、モーター１８を起動させ、キャリッジ１６を動作状態の位置とする。ヘッド部Ａとインクリザーブ部Ｂは貫通孔１４により同圧力に保たれているのでメニスカス１２は同じ高さにある。
【００２４】
駆動回路（不図示）により圧電素子１に電気信号を加えると、圧電素子１はＹの方向に収縮する。圧電素子１は振動板２が接合されているため、結果としてＸの方向に変位する。その変位により圧電素子１とノズル面４との間のインクの圧力が高くなり、ノズル開孔１１からインクが液滴２０となって吐出され、対向する記録紙上（不図示）に付着し冷却固化して定着がおこなわれる。ある駆動パルスが与えられた後圧電素子１への電圧印加が解かれると、圧電素子１の変位は初期状態にもどる。この一連の圧電素子の振動により印字動作が行われる。
【００２５】
なお固相インク８から液相インク９への変化に伴い発生した気泡１０が、記録ヘッドを９０度回転させた際にヘッド部Ａへ進入することも考えられるが、溶解直後に発生する大きな気泡は回転操作前にほとんど大気中に解放されている。又、インクのヘッド部Ａへの移送の際にはフィルタ１３を通しているが、フィルタ径より大きい気泡はヘッド部Ａへ進入せず、貫通孔１４及び通気孔１５を通して大気へ開放される。
【００２６】
印字操作終了後、ヘッドを待機状態にする時は、モーター１８を起動させ、ヘッドが固定されたキャリッジ１６を動作状態の位置から待機状態の位置へとする。次に回転モーター１９によりヘッドを９０度傾け、インクリザーブ部Ｂが下部にヘッド部Ａが上部になるようにし、ホットメルトインクをすべてインクリザーブ部Ｂ内に移送させる。電源（不図示）を切るとヘッド全体は冷却され、液相インク９は徐々に固相インク８に変化する。
【００２７】
インクの熱膨張係数は圧電素子のそれの２桁以上大きい。よって圧電素子１が常時インク中にある場合は、インクの冷却、昇温に伴い圧電素子１に応力がかかり、圧電素子１の劣化が早まるという欠点が考えられるが、本実施例ではインクリザーブ部Ｂのみでインクの冷却、昇温を行うのでインクと圧電素子１との熱膨張差による影響を防ぐことができる。又、記録ヘッド休止時にはこのように圧電素子１にインクが触れてないのでインクが与える圧電素子１への悪影響を最小限にとどめることができる。
【００２８】
なお、本実施例ではインク液滴を吐出させる手段として圧電素子を用いたが、熱発砲を利用した利用したバブルジェット（登録商標）型及びサーマル型のヘッドでも構わず、圧電素子に限定するものではない。
【００２９】
（第２の実施例）
第１の実施例ではキャリッジ１６に固定されたヘッドを９０度回転させることで、液相インクの移送を行ったが、回転角度はこれに限定するものではない。以下にその実施例を示す。
【００３０】
第１の実施例と同様にして、図１のような構成の狭ギャップのヘッドを作成する。この構成においてこの記録ヘッドの動作を説明する。印字操作時は図１のようにヘッド開孔部１１より真横に液滴を吐出させている。印字操作終了後、モーター１８を起動させ、ヘッドが固定されたキャリッジ１６を動作状態の位置から待機状態の位置へとする。次に回転モーター１９によりヘッドを徐々に傾けインクリザーブ部Ｂが下部にヘッド部Ａが上部になるようにし、ホットメルトインクをすべてインクリザーブ部Ｂ内に移送させる。この時の回転角度はヘッド部Ａ内の液相インク９がすべてインクリザーブ部Ｂ内へ戻る角度であれが９０度まで回転させる必要はない。これを図４に示す。このようにヘッド休止時にはホットメルトインクがすべてインクリザーブ部Ｂ内に入っている。
【００３１】
記録ヘッド動作時には、ヘッドが待機状態の位置で、まずヒーター７が加熱されそれに伴いフレーム６がインクの融点以上の温度に昇温される。その結果インクリザーブ部Ｂに存在する固相インク８が溶解し、液相インク９となる。固相インク８から液相インク９の変化に伴い、気泡１０が発生する。固相インク８が溶解し始めた後、インク溶解時に発生した気泡１０は上昇し、メニスカス１２で開放され、貫通孔１４及び通気孔１５を通して大気と連通する。ある量の固相インクが溶け始めたらインクリザーブ部Ｂ内に固相インクが残っていても、徐々にこの記録ヘッド全体を回転モーター１９により回転させ、液相インク９をフィルタ１３を通してヘッド部Ａへと供給する。ヘッド部Ａのフレーム６も同時に加熱されていることより、液相インク９が冷やされることはない。回転モーター１９により元の角度位置まで戻した後、インクリザーブ部Ｂ内に固相インク８が残っていても問題はない。ヘッド全体は加温されていることより、固相インク８はやがて液相インク９へ変化する。その後、モーター１８を起動させ、キャリッジ１６を待機状態の位置から動作状態の位置へとする。必要な量の液相インク９がヘッド部Ａに存在した状態で圧電素子１に駆動パルスを与え圧電素子１を振動させるとノズル開孔１１からインクが液滴２０となって吐出され、対向する記録紙上（不図示）に付着し冷却固化して定着がおこなわれる。
【００３２】
印字操作終了後、ヘッドを待機状態にする時は、再びモーター１８を起動し、キャリッジを動作状態の位置から待機状態の位置へとする。次に回転モーター１９によりヘッドを傾けインクリザーブ部Ｂが下部にヘッド部Ａが上部になるようにし、ホットメルトインクをすべてインクリザーブ部Ｂ内に移送させる。電源（不図示）を切るとヘッド全体は冷却され、液相インク９は徐々に固相インク８に変化する。
【００３３】
インクの熱膨張係数は圧電素子のそれの２桁以上大きい。よって圧電素子１が常時インク中にある場合は、インクの昇温に伴い圧電素子１に応力がかかり、圧電素子１の劣化が早まるという欠点が考えられた。しかし、本実施例では供給部Ｂのみでインクの冷却、昇温を行うのでインクと圧電素子１との熱膨張差による影響を防ぐことができる。又、記録ヘッドを動作しない時はこのように圧電素子１にインクが触れてないのでインクが与える圧電素子１への悪影響を最小限にとどめることができる。
【００３４】
（第３の実施例）
第１の実施例あるいは第２の実施例で述べたヘッドを複数装備し、前記インクジェットヘッドに圧電体駆動回路を備え、前記インクジェットヘッドノズルと被記録媒体とを所望の距離で対向させるための支持部材と、入力した情報に応じて、前記ノズルと被記録媒体との相対位置を変化させるための機構を有する記録装置（不図示）を作製した。本実施例の記録装置は高画質、高速印字が可能となり、消費電力、耐久性の向上などが可能となった。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、液相インクを固化させる場合は動作状態の位置から待機状態の位置にヘッドを移動させ、その位置でヘッドの傾きを吐出位置から変え、ヘッド部からインクリザーブ部内に液相インクを移送させ、固体または高粘度液体化させる。またインク溶解時にはヘッドの傾きを吐出位置から傾けた状態で加熱、溶解し、その際発生した大量の気泡を大気中へ除去し、その後、ヘッドを傾けることで液相化されたインクをインクリザーブ部からヘッド部へと移送させる。これによりホットメルトインクの溶解時に発生する多量な気泡がヘッド部に進入することを防ぐことができる。また圧電素子がホットメルトインクの固化、溶解時にインク中に浸されておらず、昇温時にインクとの熱膨張の差により圧電素子に応力がかかることも防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例及び第２実施例のインクジェットヘッドの動作時における断面図
【図２】第１実施例及び第２実施例におけるインクジェットヘッド、キャリッジ、モーターとの概略図
【図３】第１実施例のインクジェットヘッドの待機状態における断面図
【図４】第２実施例のインクジェットヘッドの待機状態における断面図
【図５】従来の技術（ＪＰ−２６９２１２１）のインクジェットヘッドの断面図である。
【符号の説明】
Ａ ヘッド部
Ｂ インクリザーブ部
１ 圧電素子
２ 振動板
３ 電極
４ ノズル面
５ スペーサ
６ フレーム
７ ヒーター
８ 固相インク
９ 液相インク
１０ 気泡
１１ ノズル開孔
１２ メニスカス
１３ フィルタ
１４ 貫通孔
１５ 通気孔
１６ キャリッジ
１７ 軸
１８ モーター
１９ 回転モーター
２０ 液滴[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ink jet recording apparatus that performs recording by heating and dissolving a solid or high-viscosity liquid ink at room temperature and discharging the ink as droplets.
[0002]
[Prior art]
In recent years, due to demands for high speed and high image quality, hot melt inks having excellent quick drying properties have been used. However, the hot-melt ink undergoes a large volume shrinkage during cooling and solidification, generates voids in the ink, and the air in the voids becomes bubbles when heated and redissolved. The presence of air bubbles in the inkjet head poses a major problem during printing. If bubbles exist near the pressure generating portion, the pressure for discharging the droplets is absorbed by the bubbles, and the discharge of the droplets becomes unstable. In addition, the presence of bubbles near the nozzle opening leads to non-discharge of droplets.
[0003]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-178928, a suction means is used. In this method, a suction vacuum heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the ink is brought into contact with the nozzle forming surface, and air bubbles existing in the ink are sucked together with the ink. In Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-115209, a purge device is provided to remove bubbles generated in ink in the head. When the power switch is turned on, the purge device discharges bubbles together with the ink, and collects the bubbles in an ink collection container provided immediately below the head.
[0004]
In Japanese Patent Publication No. 2692121, air generated by raising the temperature of the ink from room temperature to a predetermined temperature is transferred to a portion other than the nozzle opening by a plurality of electromechanical conversion means, and transferred to a portion other than the nozzle opening. The solution is to release the air into the atmosphere.
[0005]
The configuration will be briefly described below. FIG. 5 is a head sectional view of a narrow gap type recording apparatus in which the distance between the electromechanical transducer and the nozzle opening is narrow. Reference numeral 1 denotes a piezoelectric element made of PZT, and a nickel diaphragm 2 and an electrode 3 are laminated on the surface of the piezoelectric element to constitute an electromechanical converter. Reference numeral 4 denotes a nozzle surface made of nickel on which a plurality of nozzles are formed. Reference numeral 5 denotes a spacer that determines a gap between the piezoelectric element and the nozzle surface 4, and forms a narrow gap of 10 to 50 μm.
[0006]
The head portion A and the ink reserve portion B contain solid ink at normal temperature. At the start of the head operation, the frame 6 is heated by the heater 7 provided at the bottom, and changes from the solid ink 8 to the liquid ink 9. Accordingly, bubbles 10 are generated in both the head portion A and the ink reserve portion B.
[0007]
When a necessary amount of the liquid ink 9 is present, the piezoelectric element 1 vibrates by applying a voltage to the piezoelectric element 1, and a part of the liquid ink 9 is ejected as a droplet from the nozzle opening 11. Then, the toner adheres to the opposing recording paper (not shown), solidifies by cooling, and is fixed. When the application of the voltage to the piezoelectric element 1 is released after a predetermined drive bias is applied, the displacement of the piezoelectric element 1 returns to the initial state. In this series of operations, a printing operation by the narrow gap type recording device is performed.
[0008]
The liquid phase ink 9 in the head portion A is stirred by the vibration operation of the piezoelectric element 1, and the bubbles rise accordingly, and are released by the meniscus 12, and communicate with the atmosphere through the ventilation holes.
[0009]
After the printing operation, when the user turns off the power (not shown), the entire head is cooled, and the liquid ink 9 present in the head portion A and the ink reserve portion B gradually changes to the solid ink 8. At the start of use, the frame 6 is heated again to convert the solid-phase ink 8 into the liquid-phase ink 9 and perform the head operation.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In Japanese Patent Publication No. 2692121, a large amount of bubbles are generated in the head portion and the ink reserve portion as the solid-state ink is heated and melted.
[0011]
Among the generated bubbles, the bubbles in the ink reserve portion are separated from the piezoelectric element, and do not affect the ejection. Out of the bubbles in the head portion, those other than between the narrow gaps rise, are released by the meniscus, and communicate with the atmosphere through the ventilation holes. On the other hand, bubbles existing between the narrow gap between the piezoelectric element and the nozzle surface cause the liquid-phase ink to be agitated by the displacement of the piezoelectric element, but the bubbles attached near the nozzle opening are not easily removed, and the ink is not easily removed. The effect on injection is extremely large. Also, the piezoelectric element is constantly immersed in the ink, and in this state, the hot melt ink solidifies and dissolves, so stress is applied to the piezoelectric element due to the difference in thermal expansion between the piezoelectric element and the ink attached to it, causing deterioration. The disadvantage is that it hastens.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the ink jet recording apparatus of the present invention discharges a solid or high-viscosity liquid ink at room temperature, which is heated and melted to a temperature equal to or higher than a melting point, to a nozzle opening by vibration of a piezoelectric element provided in the ink. In the inkjet head, when the liquid ink is solidified, the head is moved to a position in a standby state, the inclination of the head is changed from the ejection position at that position, the liquid ink is transferred from the head portion to the ink reserve portion, and the solid or High viscosity liquid. Further, when the ink is dissolved, the head is heated and melted in a standby state at a position where the head is tilted from the discharge position, and a large amount of bubbles generated at that time are removed to the atmosphere. Thereafter, by tilting the head, only the liquefied ink is transferred from the ink reserve section to the head section. After the head is moved from the standby state to the operating state, a printing operation can be performed.
[0013]
After the end of the printing operation, the head is moved to the standby position again, the inclination of the head is changed from the ejection position at that position, and the liquid ink is transferred from the head unit to the ink reserve unit to be converted into a solid or a high-viscosity liquid.
[0014]
Thus, the above-mentioned problem is solved.
[0015]
(Action)
In the ink jet head recording apparatus configured as described above, the hot melt ink is heated and melted in the ink reserve section to remove bubbles generated thereby, and then the ink is transferred to the head section to perform a recording operation. Does not lead to ejection instability. Further, it is possible to prevent the piezoelectric element from being immersed in the ink when the hot melt ink is solidified or melted, and to prevent stress from being applied to the piezoelectric element due to a difference in thermal expansion with the ink when the temperature is raised.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0017]
(First embodiment)
FIG. 1 is an embodiment showing the features of the present invention so as to be best understood, and is a sectional view of the recording head.
[0018]
The recording head includes a head section A having a piezoelectric element and an ink reserve section B to which ink is supplied.
[0019]
Reference numeral 1 denotes a piezoelectric element having a thickness of 100 μm, which constitutes an electromechanical conversion element, and is made of a perovskite oxide such as Pb (Zr, Ti) O 3 , (Ba, Sr) TiO 3 , and LiNbO 3 . Among them, Pb (Zr, Ti) O 3 is preferable because it has excellent piezoelectric properties. A chromium or nickel diaphragm 2 having a thickness of 20 μm is laminated on the surface, and a metal, preferably a platinum electrode 3 having a thickness of 1 μm is laminated on the opposite surface to form an actuator portion. Reference numeral 4 denotes a nozzle surface made of nickel on which a plurality of nozzles are formed. Reference numeral 5 denotes a spacer made of metal for determining a gap between the nozzle surface 4 and the actuator 3, and its piezoelectric element gap forms a narrow gap of 30 μm. Reference numeral 6 denotes a frame made of aluminum, which is provided with heaters 7 on its bottom and side surfaces, so that the entire head section A and ink reserve section B can be kept warm. A filter 13 is provided between the head section A and the ink reserve section B. Further, a through hole 14 is provided in the frame 6 that separates the head portion A and the ink reserve portion B, so that the pressure in the head portion A and the pressure in the ink reserve portion B are the same. Further, a vent hole 15 is provided in the frame 6 of the head portion A.
The operation of the recording head in the above configuration will be described.
[0020]
As shown in FIG. 2, the above-described head is fixed on a carriage 16. A shaft 17 supports and guides the carriage. Reference numeral 18 denotes a motor for moving the carriage to a standby position, and reference numeral 19 denotes a rotary motor for changing the inclination of the head.
[0021]
When the head is stopped, the motor 18 is started, and the entire head is brought into the standby state through the shaft 17 of the carriage. Next, the rotary motor 19 is started to tilt the head 90 degrees, so that the ink reserve B is at the bottom and the head A is at the top, and all the hot melt ink is transferred into the ink reserve B. FIG. 3 is a sectional view of the head after rotation.
[0022]
During the operation of the recording head, first, the heater 7 is heated. Accordingly, the temperature of the frame 6 of the head portion A and the ink reserve portion B is increased. As a result, the solid phase ink 8 existing in the ink reserve section B dissolves to form a liquid phase ink 9. With the change of the solid phase ink 8 to the liquid phase ink 9, bubbles 10 are generated. The bubble 10 rises and is opened by the meniscus 12, and communicates with the atmosphere through the through hole 14 and the vent hole 15.
[0023]
After all of the ink is in the liquid phase and the bubbles are sufficiently released, the entire recording head is rotated 90 degrees by the rotation motor 19 to supply the liquid ink 9 to the head section A through the filter 13. Since the frame 6 of the head part A is also heated at the same time, the liquid ink 9 is not cooled. After rotating by 90 degrees, the motor 18 is started, and the carriage 16 is set to the operating state. Since the head portion A and the ink reserve portion B are maintained at the same pressure by the through holes 14, the meniscus 12 is at the same height.
[0024]
When an electric signal is applied to the piezoelectric element 1 by a drive circuit (not shown), the piezoelectric element 1 contracts in the Y direction. Since the vibration plate 2 is bonded to the piezoelectric element 1, the piezoelectric element 1 is displaced in the X direction as a result. Due to the displacement, the pressure of the ink between the piezoelectric element 1 and the nozzle surface 4 increases, and the ink is ejected as droplets 20 from the nozzle holes 11 and adheres to the opposing recording paper (not shown) to be solidified by cooling. And fixing is performed. When the application of the voltage to the piezoelectric element 1 is released after a certain drive pulse is applied, the displacement of the piezoelectric element 1 returns to the initial state. A printing operation is performed by the vibration of the series of piezoelectric elements.
[0025]
It is conceivable that the air bubbles 10 generated due to the change from the solid phase ink 8 to the liquid phase ink 9 enter the head portion A when the recording head is rotated by 90 degrees. Is almost released to the atmosphere before the rotation operation. Further, when the ink is transferred to the head portion A, the ink passes through the filter 13, but bubbles larger than the filter diameter do not enter the head portion A, but are released to the atmosphere through the through holes 14 and the ventilation holes 15.
[0026]
After the printing operation, when the head is to be in the standby state, the motor 18 is started, and the carriage 16 to which the head is fixed is moved from the operating state to the standby state. Next, the head is tilted 90 degrees by the rotating motor 19 so that the ink reserve B is at the bottom and the head A is at the top, and all the hot melt ink is transferred into the ink reserve B. When the power supply (not shown) is turned off, the entire head is cooled, and the liquid ink 9 gradually changes to the solid ink 8.
[0027]
The thermal expansion coefficient of the ink is at least two orders of magnitude greater than that of the piezoelectric element. Therefore, when the piezoelectric element 1 is always in the ink, a stress may be applied to the piezoelectric element 1 as the ink cools and the temperature rises, and the deterioration of the piezoelectric element 1 may be accelerated. Since the ink is cooled and heated only by B, the influence of the difference in thermal expansion between the ink and the piezoelectric element 1 can be prevented. In addition, since the ink is not in contact with the piezoelectric element 1 when the recording head is stopped, the adverse effect of the ink on the piezoelectric element 1 can be minimized.
[0028]
In this embodiment, a piezoelectric element is used as a means for ejecting ink droplets. However, a bubble jet (registered trademark) type or a thermal type head using thermal firing may be used, and the head is limited to the piezoelectric element. is not.
[0029]
(Second embodiment)
In the first embodiment, the liquid phase ink is transferred by rotating the head fixed to the carriage 16 by 90 degrees, but the rotation angle is not limited to this. An example will be described below.
[0030]
In the same manner as in the first embodiment, a head having a narrow gap having the configuration shown in FIG. 1 is formed. The operation of this recording head in this configuration will be described. At the time of a printing operation, droplets are ejected right beside the head opening 11 as shown in FIG. After the printing operation, the motor 18 is started, and the carriage 16 to which the head is fixed is moved from the operating position to the standby position. Next, the head is gradually tilted by the rotating motor 19 so that the ink reserve B is at the bottom and the head A is at the top, and all the hot melt ink is transferred into the ink reserve B. The rotation angle at this time is an angle at which all of the liquid ink 9 in the head section A returns to the ink reserve section B, but need not be rotated to 90 degrees. This is shown in FIG. Thus, when the head is at rest, all the hot melt ink is in the ink reserve section B.
[0031]
During the operation of the recording head, the heater 7 is first heated at the position where the head is in the standby state, and the temperature of the frame 6 is raised to a temperature equal to or higher than the melting point of the ink. As a result, the solid phase ink 8 existing in the ink reserve section B dissolves to form a liquid phase ink 9. With the change of the solid phase ink 8 to the liquid phase ink 9, bubbles 10 are generated. After the solid-phase ink 8 starts to dissolve, the bubbles 10 generated during the dissolution of the ink rise, are opened by the meniscus 12, and communicate with the atmosphere through the through holes 14 and the ventilation holes 15. When a certain amount of solid-phase ink starts to melt, even if solid-phase ink remains in the ink reserve section B, the entire recording head is gradually rotated by the rotary motor 19, and the liquid-phase ink 9 is passed through the filter 13 to the head section A. To supply. Since the frame 6 of the head part A is also heated at the same time, the liquid ink 9 is not cooled. After returning to the original angular position by the rotating motor 19, there is no problem even if the solid phase ink 8 remains in the ink reserve section B. Since the entire head is heated, the solid phase ink 8 changes to the liquid phase ink 9 soon. Thereafter, the motor 18 is started to move the carriage 16 from the standby state to the operating state. When a drive pulse is applied to the piezoelectric element 1 and the piezoelectric element 1 is vibrated in a state where the necessary amount of the liquid phase ink 9 is present in the head portion A, the ink is ejected from the nozzle opening 11 as a droplet 20 and is opposed. The toner adheres to the recording paper (not shown), solidifies by cooling, and is fixed.
[0032]
When the head is put into the standby state after the printing operation, the motor 18 is started again, and the carriage is moved from the operating position to the standby position. Next, the head is tilted by the rotating motor 19 so that the ink reserve B is at the bottom and the head A is at the top, and all the hot melt ink is transferred into the ink reserve B. When the power supply (not shown) is turned off, the entire head is cooled, and the liquid ink 9 gradually changes to the solid ink 8.
[0033]
The thermal expansion coefficient of the ink is at least two orders of magnitude greater than that of the piezoelectric element. Therefore, when the piezoelectric element 1 is always in the ink, a stress is applied to the piezoelectric element 1 as the temperature of the ink rises, and the deterioration of the piezoelectric element 1 is accelerated. However, in the present embodiment, the cooling and the temperature rise of the ink are performed only by the supply unit B, so that the influence of the thermal expansion difference between the ink and the piezoelectric element 1 can be prevented. Further, when the recording head is not operated, the ink does not touch the piezoelectric element 1 in this manner, so that the adverse effect of the ink on the piezoelectric element 1 can be minimized.
[0034]
(Third embodiment)
A plurality of heads described in the first embodiment or the second embodiment are provided, the inkjet head is provided with a piezoelectric driving circuit, and the inkjet head nozzles and a recording medium are opposed to each other at a desired distance. A recording apparatus (not shown) having a member and a mechanism for changing a relative position between the nozzle and the recording medium in accordance with input information was manufactured. The recording apparatus of the present embodiment enables high image quality and high-speed printing, and enables improvement of power consumption and durability.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when the liquid ink is solidified, the head is moved from the operating position to the standby position, the inclination of the head is changed from the ejection position at that position, and the ink The liquid-phase ink is transferred into the reserve section to be turned into a solid or a high-viscosity liquid. In addition, when dissolving the ink, the head is tilted from the ejection position and heated and melted, and a large amount of bubbles generated at that time are removed to the atmosphere, and then the ink that has been liquefied by tilting the head is reserved. From the head to the head. Accordingly, it is possible to prevent a large amount of bubbles generated when the hot melt ink is melted from entering the head portion. Further, it is possible to prevent the piezoelectric element from being immersed in the ink when the hot melt ink is solidified or melted, and to prevent stress from being applied to the piezoelectric element due to a difference in thermal expansion with the ink when the temperature is raised.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an inkjet head according to a first embodiment and a second embodiment during operation. FIG. 2 is a schematic diagram of an inkjet head, a carriage, and a motor according to the first embodiment and the second embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view of the inkjet head of the first embodiment in a standby state. FIG. 4 is a cross-sectional view of the inkjet head of the second embodiment in a standby state. FIG. 5 is a cross-sectional view of an inkjet head according to a conventional technique (JP-2692121). .
[Explanation of symbols]
A Head part B Incremental part 1 Piezoelectric element 2 Vibrating plate 3 Electrode 4 Nozzle surface 5 Spacer 6 Frame 7 Heater 8 Solid ink 9 Liquid ink 10 Bubbles 11 Nozzle opening 12 Meniscus 13 Filter 14 Through hole 15 Vent 16 Carriage 17 axis 18 motor 19 rotation motor 20 droplet
